有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)集成的探索與思考

張廣軍

（中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司，北京 100055）

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置目前應(yīng)用于既有線CTCS-2（以下簡(jiǎn)稱(chēng)C2）級(jí)列控系統(tǒng)區(qū)段車(chē)站，在既有C2級(jí)列控系統(tǒng)中增加有源應(yīng)答器臨時(shí)限速命令校核及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)有源應(yīng)答器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)既有微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足，及時(shí)消除安全隱患，確保動(dòng)車(chē)組運(yùn)行安全。

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置目前在既有線C2級(jí)列控區(qū)段應(yīng)用，由于自身的不足，影響了監(jiān)測(cè)裝置在新建C2級(jí)列控區(qū)段車(chē)站以及CTCS-3（以下簡(jiǎn)稱(chēng)C3）級(jí)列控區(qū)段車(chē)站的進(jìn)一步推廣。本文正是基于此，分析影響其進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，并探討解決問(wèn)題的方案。

1 有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置簡(jiǎn)介

按鐵道部計(jì)劃司、運(yùn)輸局《關(guān)于加快安裝有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置有關(guān)要求的通知》［2008］0141號(hào)（運(yùn)基信號(hào)電）的要求，全路六大干線既有C2級(jí)列控區(qū)段237個(gè)車(chē)站安裝有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置，截至2009年5月，全路已經(jīng)完成118個(gè)車(chē)站的安裝任務(wù)。

既有C2級(jí)列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在C2級(jí)列控系統(tǒng)中，車(chē)站列控中心與車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)、CTC或TDCS接口根據(jù)調(diào)度命令、進(jìn)路狀態(tài)、線路參數(shù)等產(chǎn)生進(jìn)路及臨時(shí)限速等相關(guān)控車(chē)信息，LEU根據(jù)列控中心產(chǎn)生的應(yīng)答器報(bào)文地址，實(shí)時(shí)選擇對(duì)應(yīng)報(bào)文并向有源應(yīng)答器下達(dá)，最后有源應(yīng)答器將該報(bào)文傳送給動(dòng)車(chē)組，進(jìn)而控制列車(chē)運(yùn)行。

自2007年既有線提速以來(lái)，既有線C2級(jí)列控系統(tǒng)LEU至有源應(yīng)答器這一環(huán)節(jié)發(fā)生多起故障，歸納主要如下。

（1）有源應(yīng)答器尾纜斷裂或插頭接觸不良引起的通道中斷故障。

（2）有源應(yīng)答器設(shè)備自身故障。

（3）LEU硬件螺絲桿損壞引起的設(shè)備故障。

（4）臨時(shí)限速命令漏發(fā)或出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)文。

故障（1）～（3）將導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組因應(yīng)答器故障，接收默認(rèn)報(bào)文而自動(dòng)停車(chē)，嚴(yán)重影響運(yùn)輸調(diào)度組織。故障（4）將導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組無(wú)法接收或錯(cuò)誤接收臨時(shí)限速命令, 如果在限速區(qū)段而未采取限速措施，動(dòng)車(chē)組超速運(yùn)行，后果將不堪設(shè)想。

目前，地面設(shè)備LEU至有源應(yīng)答器這一環(huán)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，存在重大安全隱患。

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置是在既有C2級(jí)列控系統(tǒng)中增加有源應(yīng)答器臨時(shí)限速命令校核及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，將有源應(yīng)答器報(bào)文讀出并反饋到監(jiān)測(cè)中心及調(diào)度中心（TDCS/CTC），實(shí)現(xiàn)有源應(yīng)答器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，形成閉環(huán)檢查。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置由報(bào)文譯碼單元、數(shù)據(jù)讀取模塊以及天線構(gòu)成，數(shù)據(jù)讀取模塊和天線設(shè)置在被監(jiān)測(cè)有源應(yīng)答器旁，用于讀取、處理有源應(yīng)答器報(bào)文，通過(guò)電纜傳送至室內(nèi)報(bào)文譯碼單元進(jìn)行處理分析，根據(jù)報(bào)文判斷有源應(yīng)答器工作狀態(tài)及校核臨時(shí)限速命令。

2 有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的不足

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)在六大干線的118個(gè)車(chē)站應(yīng)用，按照鐵道部計(jì)劃安排，還有119個(gè)車(chē)站即將安裝使用。有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置達(dá)到了代替人工巡檢的目的，進(jìn)一步消除了設(shè)備的安全隱患。不過(guò)在進(jìn)一步推廣中，還存在一些爭(zhēng)議。

2.1 有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)的定位之爭(zhēng)

由于有源應(yīng)答器在列控系統(tǒng)中的重要作用，其工作狀態(tài)及臨時(shí)限速命令的校核結(jié)果對(duì)列車(chē)運(yùn)行有指導(dǎo)意義，因此在應(yīng)用過(guò)程中存在將監(jiān)測(cè)裝置本身定位為安全設(shè)備與監(jiān)測(cè)設(shè)備之爭(zhēng)。

根據(jù)對(duì)《有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)條件》的理解：“有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置用于C2級(jí)列控系統(tǒng)中有源應(yīng)答器工作狀態(tài)及臨時(shí)限速命令設(shè)置的閉環(huán)監(jiān)測(cè)，是保障動(dòng)車(chē)組運(yùn)行安全的重要設(shè)備”，以及目前鐵道部對(duì)有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的解釋?zhuān)性磻?yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置定位為監(jiān)測(cè)設(shè)備。

按有關(guān)規(guī)定，有源應(yīng)答器的監(jiān)測(cè)結(jié)果必須反映在微機(jī)監(jiān)測(cè)、TDCS/CTC系統(tǒng)和車(chē)務(wù)終端，聯(lián)鎖、監(jiān)測(cè)、TDCS/CTC系統(tǒng)對(duì)故障信息要有報(bào)警及圖形顯示功能，并且要求行車(chē)人員在發(fā)現(xiàn)有源應(yīng)答器故障的報(bào)警信息后做出相應(yīng)處理，現(xiàn)在各局后續(xù)相關(guān)的管理辦法已經(jīng)在制訂過(guò)程中。這就要求監(jiān)測(cè)裝置不但要在第一時(shí)間報(bào)警設(shè)備故障，指導(dǎo)維修，行車(chē)人員還要根據(jù)不同的故障信息，依照相應(yīng)的行車(chē)管理辦法采取必要的措施，指揮行車(chē)，因此，也有將有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)定位為安全設(shè)備的呼聲。

2.2 工程造價(jià)偏高

對(duì)目前全路已安裝有源應(yīng)答器的6個(gè)鐵路局118個(gè)車(chē)站的工程投資進(jìn)行綜合概算分析，如表1所示。

表1 全路有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置安裝工程綜合概算分析表

由表1可知，每臺(tái)有源應(yīng)答器對(duì)應(yīng)其監(jiān)測(cè)裝置的平均造價(jià)約為8.3萬(wàn)元，其中僅監(jiān)測(cè)裝置設(shè)備指標(biāo)為4.1萬(wàn)元/臺(tái)，平均每站工程總投入30.7萬(wàn)元。

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置作為微機(jī)監(jiān)測(cè)的輔助，與此形成對(duì)比的是每站微機(jī)監(jiān)測(cè)招標(biāo)價(jià)格一般在35萬(wàn)元左右，每臺(tái)有源應(yīng)答器的招標(biāo)價(jià)格在1萬(wàn)元左右，因此，過(guò)高的工程投入影響了有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的進(jìn)一步推廣。

2.3 技術(shù)方案仍存在不足

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置最主要功能可以概括為兩點(diǎn)：

（1）監(jiān)測(cè)有源應(yīng)答器工作狀態(tài)。

（2）校核臨時(shí)限速命令。

根據(jù)運(yùn)基信號(hào)［2008］63號(hào)《有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)條件（暫行）》的規(guī)定，監(jiān)測(cè)裝置在列車(chē)接近有源應(yīng)答器前不小于30 s，切斷室外數(shù)據(jù)讀取模塊的電源，使其處于斷電狀態(tài)，停止系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。在停止監(jiān)測(cè)的這段時(shí)間里，監(jiān)測(cè)裝置無(wú)法對(duì)有源應(yīng)答器進(jìn)行監(jiān)測(cè),更無(wú)法校對(duì)臨時(shí)限速命令，存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)，仍然無(wú)法完全消除安全隱患。

3 有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成的思考和研究

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)功能相對(duì)單一，僅僅為了完成此項(xiàng)功能，便增加一套監(jiān)測(cè)裝置，從信息的采集到處理，再將監(jiān)測(cè)信息提供給監(jiān)測(cè)及TDCS/CTC系統(tǒng)，自成體系，這樣對(duì)鐵路資源的浪費(fèi)很大。

系統(tǒng)集成可以整合鐵路資源，降低投資，同時(shí)避免各系統(tǒng)間功能的重疊，規(guī)避有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置不足，滿(mǎn)足有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)進(jìn)一步發(fā)展、完善的需要，進(jìn)而徹底消除安全隱患。

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成，不應(yīng)局限在監(jiān)測(cè)設(shè)備的集成，應(yīng)是監(jiān)測(cè)功能的集成?；诖?，根據(jù)有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)的功能定位，有兩個(gè)集成方案。

3.1 有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)與微機(jī)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)集成

3.1.1 與微機(jī)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)集成方案

你就別難為我了好不好？對(duì)方也急了，聲音高起來(lái)，制度又不是我定的，全國(guó)的民政局都是這樣，我一個(gè)小小的辦事員能有什么辦法？你以為我就不想給你們提供方便？你以為我心里就好受？你以為我生來(lái)就是鐵石心腸？我……

將有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)定位為監(jiān)測(cè)設(shè)備的前提下，有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)與微機(jī)監(jiān)測(cè)進(jìn)行系統(tǒng)集成，可以參考現(xiàn)有有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的體系結(jié)構(gòu)，將監(jiān)測(cè)設(shè)備都納入微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

微機(jī)監(jiān)測(cè)整合有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的所有功能，參考《有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)條件（暫行）》的規(guī)定，各系統(tǒng)間傳輸信息內(nèi)容如下。

（1）微機(jī)監(jiān)測(cè)與TDCS/CTC系統(tǒng)通信信息如圖3中通道（a）所示，見(jiàn)表2。

表2 微機(jī)監(jiān)測(cè)與TDCS/CTC系統(tǒng)通信信息表

（2）微機(jī)監(jiān)測(cè)與有源應(yīng)答器通信信息如圖3中通道（b）所示，見(jiàn)表3。

表3 微機(jī)監(jiān)測(cè)與有源應(yīng)答器通信信息表

（3）車(chē)站聯(lián)鎖與微機(jī)監(jiān)測(cè)通信信息如圖3中通道（c）所示，見(jiàn)表4。

表4 車(chē)站聯(lián)鎖與微機(jī)監(jiān)測(cè)通信信息

3.1.2 與微機(jī)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)集成方案特點(diǎn)

有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)與微機(jī)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)集成，將有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置中報(bào)文譯碼單元的處理功能交給微機(jī)監(jiān)測(cè)主機(jī)，數(shù)據(jù)讀取模塊和天線的功能由微機(jī)監(jiān)測(cè)的采集單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）優(yōu)點(diǎn)

1）最大限度保留既有有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)已經(jīng)制定與監(jiān)測(cè)裝置相關(guān)的各項(xiàng)規(guī)章制度影響最小。

2）與原有體系結(jié)構(gòu)相比，將兩個(gè)系統(tǒng)整合為一個(gè)系統(tǒng)，僅需擴(kuò)展微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，這樣優(yōu)化系統(tǒng)資源，必將降低工程投資，便于有源監(jiān)測(cè)功能的推廣。

（2）缺點(diǎn)

1）集成有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)功能后，微機(jī)監(jiān)測(cè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必將重新定義。

2）本集成方案并沒(méi)有跳出原有有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的體系結(jié)構(gòu)，微機(jī)監(jiān)測(cè)與所監(jiān)測(cè)有源應(yīng)答器仍屬于兩個(gè)不同系統(tǒng)，因此類(lèi)似于現(xiàn)有有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的30 s的監(jiān)測(cè)盲區(qū)還會(huì)存在。

3）定義為監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)對(duì)象是關(guān)系行車(chē)的安全設(shè)備，一旦誤報(bào)，必將影響運(yùn)輸效率，對(duì)于微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言，擴(kuò)展本身功能的同時(shí)，增加了更大的安全責(zé)任。

3.2 有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)與列控系統(tǒng)集成

3.2.1 與列控系統(tǒng)集成方案

將有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)定位為安全設(shè)備的前提下，有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)與列控系統(tǒng)進(jìn)行集成，即列控系統(tǒng)對(duì)有源應(yīng)答器增加自檢功能，并將自檢結(jié)果反饋到TDCS/CTC、微機(jī)監(jiān)測(cè)及聯(lián)鎖系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

在歐洲列控系統(tǒng)（ETCS）中，LEU安裝在室外，與應(yīng)答器的連接電纜較短，LEU可以通過(guò)檢測(cè)電纜的阻抗來(lái)判斷斷線、短路故障，但是從嚴(yán)格意義上講，該系統(tǒng)僅能判斷有源應(yīng)答器的工作狀態(tài)，無(wú)法判斷應(yīng)答器發(fā)送報(bào)文與行車(chē)下達(dá)命令的一致性，還是存在一定的隱患。而中國(guó)列控系統(tǒng)中，LEU安裝在室內(nèi)，與應(yīng)答器的連接電纜較長(zhǎng)。這種方式安裝的LEU對(duì)于電纜遠(yuǎn)端的斷線、短路故障檢測(cè)不到，這樣不但有源應(yīng)答器的工作狀態(tài)無(wú)法監(jiān)測(cè)，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)臨時(shí)限速命令的校核，造成更嚴(yán)重的安全隱患。

3.2.2 與列控系統(tǒng)集成方案特點(diǎn)

本方案從完善列控系統(tǒng)出發(fā)，增加有源應(yīng)答器向車(chē)站列控中心的信息反饋環(huán)節(jié)，將電纜及應(yīng)答器設(shè)備狀態(tài)以及發(fā)送的報(bào)文反饋給列控中心，列控中心再對(duì)報(bào)文進(jìn)行分析、校核，達(dá)到自檢目的，同時(shí)將自檢結(jié)果反饋到微機(jī)監(jiān)測(cè)及TDCS/CTC和車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)列控系統(tǒng)的不足。

（1）優(yōu)點(diǎn)

1）本方案是列控系統(tǒng)自身完善和補(bǔ)充，對(duì)其他信號(hào)系統(tǒng)影響最小，同時(shí)投資最省，實(shí)施更容易，特別是對(duì)既有站的列控系統(tǒng)更換設(shè)備和修改軟件即可，更利于推廣。

2）將自檢信息提供給微機(jī)監(jiān)測(cè)、TDCS/CTC以及聯(lián)鎖系統(tǒng)，一旦提示故障信息，就可以明確是自身故障還是系統(tǒng)與其他系統(tǒng)傳輸通道的故障，這樣責(zé)任更加明確，避免了不同部門(mén)間的責(zé)任推諉現(xiàn)象。

3）對(duì)于臨時(shí)限速命令的校核，最有條件做到列車(chē)接收的報(bào)文就是需要校核的報(bào)文，確保校核結(jié)果的準(zhǔn)確性，這是其他監(jiān)測(cè)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

（2）缺點(diǎn)

1）列控系統(tǒng)是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，有源應(yīng)答器剛剛實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，增加列控系統(tǒng)有源應(yīng)答器自檢功能必將突破原有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施難度將會(huì)很大。

2）對(duì)于設(shè)備維修，微機(jī)監(jiān)測(cè)顯示的是列控系統(tǒng)自檢結(jié)果，這樣明確到列控系統(tǒng)具體故障點(diǎn)的難度會(huì)很大，增加檢修人員的工作量。

4 結(jié)語(yǔ)

為消除安全隱患，增加有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)這一環(huán)節(jié)十分必要，從既有C2級(jí)線路有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用來(lái)看，有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)作為一套獨(dú)立的系統(tǒng)在全路進(jìn)一步推廣和應(yīng)用還存在一定困難，因此，本文從系統(tǒng)集成角度來(lái)研究，希望可以拓寬思路，進(jìn)一步分析優(yōu)化的可能。

本文所示系統(tǒng)圖均為C2級(jí)列控系統(tǒng)圖，采用上述兩個(gè)集成方案的有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)對(duì)于向C3級(jí)列控系統(tǒng)的推廣也將是可行的。從完整意義的閉環(huán)監(jiān)測(cè)來(lái)講，對(duì)機(jī)車(chē)接收的應(yīng)答器報(bào)文與TDCS/CTC系統(tǒng)下達(dá)的命令進(jìn)行校核才更有意義，但是實(shí)施難度太大，因此本文中對(duì)有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)形成的閉環(huán)監(jiān)測(cè)仍局限在地面設(shè)備這一層次。

[1]運(yùn)基信號(hào)［2008] 63號(hào) 有源應(yīng)答器監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)條件（暫行）[S].

[2]運(yùn)基信號(hào)[2007] 105號(hào) CTCS-2級(jí)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)維護(hù)管理規(guī)定（暫行）[S].

[3]運(yùn)基信號(hào)[2007] 696號(hào) 調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）數(shù)據(jù)通信規(guī)程（V1.0）[S].

[4]運(yùn)基信號(hào)[2006] 317號(hào) 信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件（暫行）[S].